[发明专利]NOx测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于内燃发动机的NOx测量系统。本发明还涉及如其它独立权利要求的前序部分中限定的用于测量内燃发动机的排气中的NOx浓度的方法。

背景技术

由于对轮船和发电厂中的内燃发动机的氧化氮(NOx)排放的监管不断加强，选择性催化还原(SCR)系统变得越来越普遍。在SCR系统中，正确剂量的还原剂(通常是尿素)对于实现有效的NOx还原和避免氨泄漏来说十分重要。为了提高还原剂的剂量精度，SCR系统可以配备有测量SCR元件下游的NOx浓度的NOx传感器。

专利申请WO2008/43928A1公开了一种车用SCR系统，其中NOx传感器放置在SCR催化剂下游，并且连续地监测排气的NOx和氨的浓度。根据该方法，初始尿素量被喷射到排气系统内。如果发动机以稳态运行，将尿素剂量增加初始量乘以大于1的系数。在增加剂量之后，测量NOx和氨的浓度，如果测量表明浓度下降，则再次增加剂量。该步骤重复，直到浓度开始增加。这是过度剂量的表示，因此通过将之前的量乘以小于1的系数来减少尿素剂量。只要浓度减少，就重复该步骤。当浓度开始再次增加时，增加尿素剂量。与这种连续NOx测量相关的问题是连续地暴露于排气的传感器的使用寿命非常有限。

WO2012001222A1公开了一种NOx测量装置，其中NOx传感器布置在旁路管道内。发动机的排气能够被引入到该旁路管道内以便测量排气的NOx浓度。为了保护NOx传感器免受排气的有害影响，通过将新鲜空气引入到该旁路管道而在测量之间对NOx传感器进行保护。因此，NOx传感器仅仅在测量期间暴露于排气。通过该装置，能够增加NOx传感器的使用寿命。然而，该测量装置的其余问题是旁路管道和NOx传感器在测量之间冷却。这意味着排气中的一些成分可能在测量之间冷凝在旁路管道和NOx传感器的冷表面上。特别是使用具有高硫含量的燃料时，这是有害的。当排气冷凝在冷表面上时，会形成硫酸，硫酸会将旁路管道堵塞并缩短NOx传感器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于内燃发动机的改进的NOx测量系统。根据本发明的测量系统的特征性特征在权利要求1的特征性部分给出。本发明的另一个目的是提供用于测量内燃发动机的排气中的NOx浓度的改进方法。该方法的特征性特征在其它独立权利要求的特征性部分给出。

根据本发明的NOx测量系统包括：测量管道，该测量管道具有：第一端，该第一端布置在所述发动机的排气管道内以接收排气；以及第二端，该第二端布置在所述排气管道内以在测量之后将排气释放回到所述排气管道内；NOx传感器，该NOx传感器布置在所述测量管道内；以及净化管道，该净化管道连接至所述测量管道，以将加压空气引入到所述测量管道内。该测量系统进一步包括用于加热所述测量管道的装置。

在根据本发明的方法中，将排气从所述发动机的排气管道引入到测量管道内，在该测量管道中，借助于NOx传感器来测量NOx浓度，并且在所述测量之间将加压空气引入到所述测量管道内以保护所述NOx传感器免受排气的影响。在所述测量之间将所述测量管道加热以防止排气冷凝。

通过根据本发明的测量系统和方法，可以防止排气成分在测量管道和NOx传感器的表面上冷凝，这提高了NOx传感器的使用寿命并有助于防止测量管道堵塞。

所述测量管道可以通过加压空气来有效地加热，该加压空气在被引入所述测量管道之前借助于发动机的排气进行加热。所述净化管道可以包括布置在所述排气管道内以加热流经所述净化管道的空气的区段。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1示意性示出了内燃发动机的SCR系统；

图2示出了用于NOx传感器的测量管道组件；以及

图3示出了与发动机的排气管道相连的测量管道。

具体实施方式